4.3 金属的腐蚀与防护-【新课程能力培养】2025-2026学年高中化学选择性必修1学习手册（人教版）

N 高中化学选择性必修1（人教版） Zn-2e=Zn2+氧化 Cu2*+2e-Cu还原 Zn+Cu+-Zn"+Cu 知识点2 (1)一次电池二次电池燃料电池(2)①高 (3)①单位质量单位体积电能②单位质量 单位体积功率③长短(4)重金属 1.干电池Zn+2OH-2e=Zn(OH)2 2.可充电电池蓄电池 (1)Pb PbO2稀硫酸 1Pb+SO2-2e-=PbSO PbO,+4H*+SO+2e-= PbSO4+2HO增大减小 ②正负 (2)正正负石墨 3.(1)燃料氧化剂电能 (2)催化失去得到H2-2e=2HO2+4e+4H =2H02H2+O2=2H0H2-2e+2OH=2H002+4e+ 2H0=40H 要点精析 变式训练 1.D2.A3.D4.B5.D >m第二节 电解池 知识梳理 知识点1 1.(2)①阴红色②阳气泡蓝色氯气 (3)通电 (4)自由阳极阴极失去得到2C1-2e C,↑氧化C2+2e=Cu还原CuCl,电银Cu+C,↑ 2.电解质电解质氧化还原 3.(1)电能化学能 知识点2 1.氯碱工业 (54 (I)Na、CI、Hf、OH CI OH氯气HNa 氢气氧化还原(2)氯气氢氧化钠 (3)①NaOH CI2H2盐酸含氯漂白剂 2.(1)电解金属合金阴极阳极镀层金属 Cu Fe Cu-2e=Cu2+Cu2+2e=Cu保持不变 (2)阳极阴极硫酸铜Cu-2e=Cu2+Zn-2e=Zn2 Cu2*+2e=Cu减小金、银 3.钠、钙、镁、铝 要点精析 变式训练 1.A2.D3.B4.B 一"第三节金属的腐蚀与防护 知识梳理 知识点1 1.(1)氧化还原(2)②不纯电解质原电池 比较活泼同时发生电化学化学 2.(1)①酸性②Fe-2e=Fe2+2H+2e=H2↑ Fe+2H=Fe2+H2↑(2)①酸性很弱中性②Fe-2e =Fe2+O2+4e+2H,0=4OH2Fe+2H,0+O2=2Fe(OH)2 吸氧腐蚀 知识点2 1.镍、铬钛合金 2.FeO,离子注人表面渗镀 3.负极正极阴极 (I)①正极负极③K[Fe(CN)6]偏转气泡 无变红蓝色沉淀变红(2)阴极阳极直 流腐蚀电流 要点精析 变式训练 1.B2.CN 高中化学选择性必修1（人教版） 第三节 金属 学习目标 1.了解金属发生电化学腐蚀的本质，能正确 书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。 2.知道金属腐蚀的危害，树立防止金属腐蚀 的意识。 3.了解防止金属腐蚀的措施。 知识梳理 川知识点1金属的腐蚀 1.金属的腐蚀 (1)概念 金属腐蚀是金属或合金与周围的气体或 液体发生 反应而引起损耗的现象。 (2)金属腐蚀的分类 ①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质 (如O2、C2、SO2等)直接反应而引起的 腐蚀。化学腐蚀的速率随温度升高而加快。 ②电化学腐蚀：当 的金属与 溶液接触时会发生 反应， 的金属发生氧化反应而被腐蚀。 金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐 蚀往往 ，但绝大多数属于 腐蚀，且比 腐蚀的速率大得多。 (3)金属腐蚀的危害 金属被腐蚀后，在外形、色泽及机械性 能等方面就会发生变化，从而使机器设备、 仪器、仪表的精度和灵敏度降低，直至报 废。金属腐蚀还会使桥梁、建筑物的金属构 96)学 的腐蚀与防护 架强度降低而造成坍塌，会使地下金属管道 发生泄漏、轮船船体损坏等。 2.钢铁的电化学腐蚀 由于条件不同，钢铁的腐蚀可分为析氢 腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。 (1)析氢腐蚀 ①发生条件：钢铁表面吸附的水膜 较强。 ②有关反应： 负极： 正极： 总反应： (2)吸氧腐蚀 ①发生条件：钢铁表面吸附的水膜 或呈 ②有关反应： 负极： 正极： 总反应： 在空气中，Fe(OH)2进一步被氧化为 Fe(OH)3,Fe(OH)3失去部分水生成FeO3: xH,O(铁锈的主要成分)。即： 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3, 2Fe(OH)3-Fe2O3xH2O+(3-x)H2O. 钢铁等金属的腐蚀主要是 川知识点2金属的防护 1.改变金属材料的组成 在金属中添加其他金属或非金属可以制 成性能优异的合金。 例如，把 等加入普通钢中制成 不锈钢产品； 不仅具有优异的抗腐 蚀性，还具有良好的生物相容性。 2.在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，将金属 制品与周围物质隔开，是一种普遍采用的防 护方法。 例如，在钢铁制品的表面喷涂油漆、矿 物性油脂或覆盖搪瓷、塑料等；电镀锌、 锡、铬、镍等金属；用化学方法在钢铁表面 进行发蓝处理（生成一层致密的 薄 膜)；利用阳极氧化处理铝制品的表面，使 之形成致密的氧化膜而钝化；采用 等方式在金属表面形成 稳定的钝化膜。 3.电化学保护法 金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原 电池 (阳极)的金属被腐蚀，作为 (阴极)的金属不被腐蚀，如果能 使被保护的金属成为 则该金属就 不易被腐蚀。 (1)牺牲阳极法 ①原理：应用原电池原理，使被保护金属作 受到保护，而活泼性更强的金 属作 ,受到腐蚀（需要定期检 查、更换)。 ②应用：常用来保护一些钢铁设备，如在锅 炉内壁、船体外壳、钢铁闸门等处安装若 干镁合金或锌块。如图所示： 第四章化学反应与电能。 e 钢闸门 (阴极) 锌板 (牺牲 海水 阳极)》 ③实验探究牺牲阳极法 【实验探究一】以Fe作保护电极，Zn 作辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液 作电解质溶液，连接装置如图： Zn Fe 经过酸 化的3% NaCI溶液 过一段时间，用胶头滴管从Fe电极区 域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2 滴 (铁氰化钾)溶液，观察实验现象。 已知Fe2+与[Fe(CN)6]3反应生成带有 特征蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。 实验 装置 电流表阳极（负极区） 阴极（正极区） 产 现象 指针 有 Zn溶解 生， 经 色沉淀生成 有关 Zn-2e-Zn2 2H+2e=H2↑ 反应 结论 溶液中不含Fe2+,铁作正极未被腐蚀 【实验探究二】在两个培养皿中分别放 入含有NaCI的琼脂，并加入5~6滴酚酞溶 液和K[Fe(CN)6]溶液混合均匀。取两个 2~3cm长的铁钉，用砂纸擦光，将裹有锌 皮的铁钉放入(a),将缠有铜丝的铁钉放入 (b)。 学 97 高中化学选择性必修1（人教版） 液里，外接 电源，强制电子流向 实验 被保护的钢铁设备，使钢铁表面的 装置 降至零或接近零。如图所示： (a) (b) e 铁钉周围生成 现象 铁钉周围 铜丝周围 钢闸门 (阴极) 辅助阳极 结论 铁作为负极时易被腐蚀，作为正极时未 海水 ☐（不溶性 被腐蚀 (2)外加电流法 ①原理：利用电解原理，将被保护的钢铁设 ②应用：常用来保护土壤、海水中的金属设 备（如钢闸门）作 ， 用惰性电极 备，如钢铁闸门、高压线铁架、地下管 作辅助 两者均放在于电解质溶 道等。 要点精析 川要点1金属的化学腐蚀与电化学腐蚀： 金属的化学腐蚀与电化学腐蚀比较如 下表： 类别 化学腐蚀 电化学腐蚀（主要） 金属与其表面接触的一些 当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比 定义 物质（如O2、CL2、SO2等） 较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀 直接反应而引起的腐蚀 吸氧腐蚀（主要） 析氢腐蚀 条件 金属与非金属单质或非电 水膜中溶有O2,酸性很弱或呈 解质直接接触 中性 水膜酸性较强 现象 无电流产生 有微弱电流产生 反应式 负极：Fe-2e=Fe2* (以铁腐蚀为例) 2Fe+3Cl,=2FeCl 正极：2H,0+02+4e=4OH 正极：2H+2e=H2↑ 联系 两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，危害更大 温馨提示 典例1将NaCI溶液滴在一块光亮清洁的 只有在金属活动性顺序中位于氢前面 钢板表面，一段时间后发现液滴覆盖的圆周 的金属才可能发生析氢腐蚀，位于氢之后 中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿 的金属只能发生吸氧腐蚀。析氢腐蚀和吸 形成棕色铁锈环(b),如图所示。导致该现 氧腐蚀通常同时存在，但因为酸性较强的 象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘 环境不多，所以吸氧腐蚀较为普遍。 少。下列说法正确的是() 98)学 铁锈环(b)】 腐蚀区(a) 典例1图 A.液滴中的CI由a区向b区迁移 B.液滴边缘是正极区，发生的电极反应为 O2+2H20+4e-40H C.液滴下的F因发生还原反应而被腐蚀， 生成的Fe+由a区向b区迁移，与b区的 OH形成Fe(OH)2,进一步氧化、脱水形 成铁锈 D.若改用嵌有一枚铜螺丝钉的钢板，在铜 铁接触处滴加NaCI溶液，则负极发生的 电极反应为Cu-2e一Cu 解析：钢板为铁和碳的合金，滴入NaCI溶 液，形成原电池。液滴边缘O2多，发生正 极反应：O2+2H,O+4e一4OH,液滴下的Fe 发生负极反应：Fe-2e一Fe2+,为腐蚀区 (a),CI由b区向a区迁移，A错误；由前 面分析可知，B正确；液滴下的F因发生 氧化反应而被腐蚀，C错误；改用嵌有铜螺 丝钉的钢板，铁作负极，电极反应为Fe-2e 一Fe2+,Cu更稳定，作正极，电极反应为 O2+2H0+4e=4OH,D错误。 答案：B B变式训练① 如图所示装置中，U 形管内为红墨水，a、b 试管内分别盛有食盐水 红墨水 和氯化铵溶液，各加入 一生铁块 生铁块，放置一段时间。 变式训练1图 下列有关描述错误的是( 第四章化学反应与电能。 A.生铁块中的碳是原电池的正极 B.红墨水水柱两边的液面变为左低右高 C.两试管中相同的电极反应式是Fe-2e=Fe2+ D.a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生 了析氢腐蚀 川要点2金属的防护 1.金属的防护 改变金属材、把镍、铬等加入普通钢中制 料的组成 成不锈钢 喷涂油漆、矿物性油脂或 覆盖搪瓷、塑料等 →电镀 金 在金属表面 →钢铁表面进行发蓝处理 的 覆盖保护层 阳极氧化处理铝制品形成 致密氧化膜 护 离子注入、表面渗镀等方 式形成钝化膜 牺牲阳极 船体外壳、钢铁 电化学 法（原电池） 闸门安装锌块 保护法 外加电流法 保护土壤、海水 (电解池) 中的金属设备 2.金属腐蚀快慢的判断 金属腐蚀快慢的判断主要有以下几种 方法： (1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到 慢的顺序：电解原理引起的阳极腐蚀> 原电池原理引起的负极腐蚀>化学腐蚀> 有防护措施的腐蚀。 (2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢 的顺序：强电解质溶液>弱电解质溶液> 非电解质溶液。 (3)有无保护措施时，金属腐蚀由快到慢的 顺序：无保护措施的金属腐蚀>有一定 保护措施的金属腐蚀>原电池正极金属 学 99 N 高中化学选择性必修1（人教版） 的腐蚀>电解池阴极金属的腐蚀。 (4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液 浓度越大，腐蚀越快。 典例2下列对如图所示实验装置的判断中 错误的是（) 典例2图 A.若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁 的腐蚀 B.若X为锌棒，开关K置于A或B处均可 减缓铁的腐蚀，且置于A处时铁腐蚀的 速率更慢 C.若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺 牲阳极法 D.若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电 极上发生的反应为2H+2e=H2↑ 解析：若X为碳棒，开关K置于A处形成 电解池，F作阴极被保护，可减缓铁的腐 蚀，这是外加电流法，A正确；若X为锌 100学 棒，开关K置于A处时形成电解池，Fe作 阴极被保护，置于B处时形成原电池，Fe 作正极被保护，在同一电解质溶液中，电解 池阴极金属的腐蚀比原电池正极金属的腐蚀 慢，故B正确；若X为锌棒，开关K置于 B处形成原电池，这是牺牲阳极法，C正 确；若X为碳棒，开关K置于B处时，形 成原电池，铁是原电池负极，其电极上反应 为Fe-2e=Fe2+,D错误。 答案：D B变式训练2 港珠澳大桥的设计使用寿命达120年， 对桥体钢构件采用了多种防腐蚀方法。下列 分析错误的是() A.防腐蚀原理主要是避免发生反应：2Fe+O2+ 2H2O=2Fe(OH)2 B.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了 隔绝空气、水等，防止形成原电池 C.采用外加电流法时需直接在钢构件上安 装锌块 D.钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学 腐蚀